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Zur Durchführung anspruchsvoller Peilwettbewerbe ist es unerläßlich, leistungsstarke und zuverlässige Sender einzusetzen, die zudem noch einfach nachbau- und abgleichbar sein sollen. Die Entwicklung dieses Senders erfüllt die besonderen Anforderungen, die an einen guten ARDF (Amateur-Radio-Direction-Finding)-Sender gestellt werden, in nahezu idealer Weise:
- Ausgangsleistung von mehr als 3 Watt PEP (bei 13,8 Volt)
- AM-Modulation mit mehr als 90 %Modulationsgrad
- Tastung des Senders durch Tastung der NF (keine Trägertastung !)
- qualitativ hochwertiges Signal
- geringe Platinenabmessungen (106,7 x 50,8 mm)
- 8-10 Std. Betrieb im 5-Min.-Zyklus mit 500-mA/h-Akkus.
Durch die hohe Ausgangsleistung ist eine Anpassung an den internationalen Standard und ein leistungsgerechtes Training möglich. Es hat für uns bei den zuneh mendenMöglich keiten, an i nternationalen Peilwettbewerben und Trainingslagern teilzunehmen, keinen Sinn mehr, die hier üblichen 100-mW-Sender einzusetzen.
Der Sender ist, um preiswerte 36-MHzQuarze einsetzen zu können und die erforderliche Leistung zu erreichen, fünfstufig ausgelegt. Somit wird ein Frequenzwechsel im Gegensatz zu 48-MHz oder 72-MHz-Konzepten für ein paar Mark möglich.
Es finden nur Fertigfilter Verwendung. Diese verursachen zwar recht hohe Kosten; Aufbau, Abgleich und Nachbau vereinfachen sich dadurch aber wesentlich. Durch den auf 36 MHz abgestimmten Kreis L1/C2 wird der 36-MHz-Obertonquarz (Grundfrequenz 12 MHz) auf der dritten Harmonischen erregt. L1/C2 und L2/C7 bildet durch schwache, kapazitive Kopplung mit C5 ein Bandfilter, welches die Grundfrequenz des Quarzes bereit hervorragend unterdrückt. Die nachfolgende Verdopplerstufe mit einem Dualgate-MOSFET vom Typ BF 891 (T2) o. ä. verdoppelt auf 72 MHz. Die Kreise L3/C10und L4/C13 bilden ein auf 72 MHz abgestimmtes Bandfilter. Auch hier wird über C11 schwach gekoppelt, so daß die 36 MHz stark unterdrückt werden. Die Anpassung ist unkritisch, da FETs hochohmig und kapazitätsarm sind. Es sind daher keine Spulenanzapfungen oder kapazitive Spannungsteiler erforderlich, um einen guten Verdopplungsgrad zu erreichen.
Die zweite Verdopplerstufe arbeitet ebenfalls mit einem Dualgate- MOSFET (T3). An TP 5 steht das gewünschte 144MHz-Signal sauber zur Verfügung. Dieses steuert den Treibertransistor T4 an, der das Signal auf den für die Ansteuerung des Endtransistors notwendige Leistung anhebt.
Die Eingangsanpassung für den Endstufentransistor ist recht kritisch, läßt sich aber durch Variieren von L6 und C19 einwandfrei herstellen. Der hier verwendete MRF 237 hat eine hohe Leistungsverstärkung von ca. 12 dB und wird ebenfalls über Fertigfilter an die Antennenimpedanz von 50 Ohm angepaßt. Um Störungsspannungen wirkungsvoll zu unterdrücken, wurde zusätzlich zur Drossel Dr3 noch eine Breitbanddrossel (VK200) vorgesehen. Die Erzeugung der AM-Modulation wird ausschließlich in der Endstufe vorgenommen. Es wird Kollektorstrommodulation angewendet. Dieses Prinzip nutzt zwar die Leistungsfähigkeit des Transistors nicht aus, ist aber die einfachste Methode zur Erzielung einer AM-Modulation mit hohem Modulationsgrad. Durch die Möglichkeit, Ruhestrom und NF-Ansteuerung getrennt einstellen zu können, läßt sich eine saubere und symmetrische Modulation einstellen.
Der NF-Generator arbeitet mit dem bekannten Timer NE 555 und ist so beschaltet, daß er ein fast symmetrisches Rechtecksignal abgibt, welches über ein RC Glied den Modulationstransistor ansteuert. Zur Tastung wird über T7 einfach der NF-Generator ein- und ausgeschaltet. Versuche haben ergeben, daß die Qualität des Signals bei dieser Art der Tastung besser ist als bei der üblichen Beschaltung des NE 555.
Der Oszillator ist mit einem Spannungsregler stabilisiert und in den Sendepausen über T6 abschaltbar. Zur Verhinderung von Störspannungsmodulation, die hervorgerufen durch den Innenwiderstand der Spannungsquelle beim Tasten auftreten kann, wurde zusätzlich zur Spannungsstabilisierung mit dem Spannungsregler noch eine RC-Kombination (R19, C30) eingefügt.
Es sei hier noch angemerkt, daß es viel Mühe und Zeit gekostet hat, bis der hier vorgestellte Sender die von mir vorgegebenen Qualitätsansprüche erfüllte!
Schaltbild des 2-m-ARDF-Senders. Zum Abgleich wird ein Diodentastkopf benötigt. Dieser befindet sich allerdings nicht auf der Platine. Die Anschlüsse zu den Bauteilen sind möglichst kurz zu halten (1 bis 2 mm max.!). Der Anschlug "D" sollte ebenfalls möglichst kurz mit den entsprechenden Testpunkten verbunden werden. Die Leitung vom Anschluß "C" zum Voltmeter kann beliebig lang sein. Der Tastkopf sollte abgeschirmt werden, um Direkteinstrahlung zu verhindern. Die Abgleichanweisung ist unbedingt zu beachten!
Aufbau
Die gesamte Platine wird komplett bestückt und in einem Zug abgeglichen. Durch die industriell gefertigte, gebohrte und durchkontaktierte Platine ist das Bestücken kein Problem, wenn die nachfolgenden Spielregeln eingehalten werden!
Abweichend von der Regel "erst die niedrigen, dann die höheren Bauteile", bestücken wir die Platine zuerst mit dem Endtransistor T5. Dieser wird auf der Komponentenseite ringsherum schnell mit einem Lötkolben entsprechender Leistung (ca. 25 Watt) oder einer Lötstation, die über einen entsprechenden Wärmenachschub verfügt, gelötet. Bitte dabei den Transistor nicht überhitzen - also darauf achten, daß der Lötvorgang zügig vonstatten geht. Der Transistor soll möglichst plan auf der Platine aufliegen. Erst danach werden die Anschlüsse auf der Leiterbahnseite verlötet. Es ist bei allen Lötungen mit dem Lötzinn sparsam umzugehen!
Als nächstes werden sämtliche Filterspulen eingelötet. Die Filterbecher sind auch auf der Komponentenseite zu verlöten. Diese Reihenfolge muß einbehalten werden, da sonst Probleme beim Einlöten der Filterbecher entstehen bzw. andere Bauteile dabei beschädigt werden können. Nun können in beliebiger Reihenfolge die restlichen Bauteile bestückt werden.
Der Modulationstransistor T8 sollte gekühlt werden. Es bietet sich an, einen der üblichen Aufsteckkühlkörper oder eine kleine mit einem 3-mm-Loch versehene Kupferplatte zu verwenden. Wenn, was eigentlich nicht erforderlich ist, die ursprünglich vorgesehene Trennwand zwischen Modulator und Sender eingelötet wird, kann diese auch zur Kühlung von T8 benutzt werden. Der Transistor ist dann allerdings isoliert zu montieren.
Der Endstufentransistor T5 erhält einen Aufsteckkühlkörper aus Aluminium. Dadurch ergibt sich noch eine zusätzliche thermische Sicherheit für den Fall, daß der Sender als Dauerläufer verwendet wird. Im 5-Minuten-Zyklus sind beide Maßnahmen nicht unbedingt erforderlich, schaden aber auch nicht.
Wichtiger Hinweis: Den Treibertransistor T4 mit mindestens 10 mm Abstand von der Platinenoberfläche einlöten.
Prüfung
Sichtprüfung auf richtige Bestückung anhand des Bestückungsplanes vornehmen - Lötstellen äußerst sorgfältig auf überbrückungen prüfen.
Inbetriebnahme
Vorabgleich
1.)
- VR 1= Linksanschlag, VR 2 = Linksanschlag;
- L1 = Kern ca. 3 mm, gemessen vom oberen Becherrand, eindrehen;
- L2 = Kern ca. 4 mm, gemessen vom oberen Becherrand, eindrehen;
- L3 = Kern ca. 1 mm, gemessen vom oberen Becherrand, eindrehen;
- L4 = Kern ca. 4 mm, gemessen vom oberen Becherrand, eindrehen;
- L5 = Kern ca. 5 mm, gemessen vom oberen Becherrand, eindrehen;
- L6 = Kern fast ganz eindrehen;
- L7 = Kern bündig mit Becherrand;
- L8 = Kern fast ganz eindrehen;
- C19 = Trimmer auf ca. 3/4 des max. Kapazitätswertes einstellen;
- C20 = Trimmer auf ca. 3/4 des max. Kapa-. zitätswertes einstellen.
Wichtiger Hinweis: Die Spulenkeme bitte nur mit entsprechend paegenau angeschnitzten Zahnstochern einstellen, da diese sehr spröde sind und schnell brechen!
2.) Punkt A (Oszillator ein) auf Masse legen.
3.) Den Ausgang des Senders an einen mit ca. 5 Watt belastbaren Dummyload anschließen. Wer hat, schaltet noch ein Wattmeter mit Endausschlag 5 Watt dazwischen.
4.) Ampèremeter zwischen Sender und Netzteil einschleifen - die Stromaufnahme muß während des Abgleichs ständig kontrolliert werden. Noch keine Spannung anlegen!
5.) HF-Tastkopf bereitlegen (wenn vorhanden, ansonsten nach Bauanleitung herstellen.) Wer einen bereits vorhandenen HF-Tastkopf einsetzt, muß darauf achten, daß dieser schwach angekoppelt wird (kleiner Eingangskondensator).
HF-Abgleich
Jetzt wird es ernst! Wir legen eine Spannung von etwa 13 Volt an die Schaltung. über die Stromaufnahme können keine Angaben gemacht werden, da der Sender aufgrund des Vorabgleichs bereits einiges an Leistung produzieren kann.
Mit dem (hochohmigen) Tastkopf (zur Not tut es auch ein entsprechend breitbandiges Oszilloskop) stimmen wir an TP1 den Oszillator mit L1 auf maximale Amplitude ab. Die richtige Abstimmung findet sich kurz vor dem Maximum, darüber hinaus reißen die Schwingungen sehr schnell ab. Wir drehen den Kern, wenn wir das Maximum gefunden haben, wieder etwas zurück.
DerTastkopf wird an TP2 angeschlossen, und mit L2 wird erneut auf maximale Spannung abgeglichen. Ein Frequenzzähler zeigt uns jetzt an TP2 exakt die auf dem 36-MHz-Quarz aufgedruckte Frequenz an.
Der nächste Schritt stimmt die erste Verdopplerstufe mit T2 auf 72 MHz ab. Hierzu schließen wir den Tastkopf zuerst an TP3 an und gleichen mit L3 auf Spannungsmaximum ab. Den vorstehend beschriebenen Vorgang wiederholen wir an TP4 mit L4. Ein Frequenzzähler zeigt uns jetzt an TP4 die doppelte Quarzfrequenz an (72,... MHz).
Als nächstes wird die Verdopplerstufe von 72 auf 144 MHz abgestimmt. Hier ist die Verstimmung des Kreises durch Ankoppeln des HF-Tastkopfes an TP5 bereits recht groß. Eventuell sollte der Tastkopf durch Anlöten eines 1-pF-Kondensators noch schwächer angekoppelt werden. L5 wird wiederum auf maximale Spannung abgeglichen. Ein Frequenzzähler zeigt uns jetzt an TP5 die vierfache Quarzfrequenz an (144,... MHz).
Spätestens nach wechselweisem Abstimmen von L6 und C19 muß bereits kräftiger Output auf dem Wattmeter feststellbar sein. Wer kein Wattmeter für kleine Leistungen besitzt, mißt mit dem Tastkopf die Spannung am Dummyload (Abschluß-widerstand 50 Ω).
Es ist jetzt erforderlich, auf die Stromaufnahme zu achten. Diese sollte nach Möglichkeit 500 bis 600 mA nicht übersteigen. Der Leitungstransistor verträgt laut Datenblatt einen maximalen Kollektorstrom von 1000 mA. Von diesem Maximalwert wollen wir aber einen gehörigen Sicherheitsabstand einhalten!
Außerdem ist jetzt unbedingt darauf zu achten, daß der Endtransistor nicht überhitzt wird. Erforderlichenfalls sind kleine Abgleichpausen einzulegen. (Der Transistor ist nur während des Abgleichs gefährdet. Mit Modulation und Tastung erreicht er nie wieder die volle Verlustleistung.)
Nun wird wechselweise mit L7, L8 und C23 auf maximalen Output getrimmt. Bitte immer nur geringfügig die einzelnen Spulen bzw. Trimmer nachstimmen. Reicht der Abstimmbereich von C23 nicht aus, ist für C23x ein etwas größerer Kondensator einzulöten.
Der nächste Schritt besteht im geringfügigen Nachstimmen von L6, C19, L7, C23 und L8.
Abschließend wird ab L2 ein Feinabgleich aller Kreise auf maximalen Output vorgenommen. Ich wiederhole es an dieser Stelle noch einmal: Es darf sich nur eine geringe Nachstimmung ergeben, sonst waren die vorangegangenen Abgleichschritte nicht korrekt! Wenn bis hierher alle Abgleichschritte korrekt waren, prüft man, ob der Sender bei 10 Volt noch einwandfrei arbeitet. Dazu die Betriebsspannung mehrfach ein- und ausschalten.
Weiterhin ist zu prüfen, ob sich der Sender in den Tastpausen abschaltet. Dazu ist der Sender über Punkt A mehrfach ein-und auszuschalten. Es kann bei sehr spitzem Abgleich vorkommen, daß der Sender Leistung produziert, obwohl er nicht eingeschaltet ist. Sollte dieses der Fall sein, den Kern von L5 etwas weiter hineindrehen oder einen 5,6-pF-Kondensator von der Basis des Transistors T4 gegen Masse löten.
Modulationsabgleich
VR2 so einstellen, daß am Kollektor von T8 ca. 8 Volt anliegen. Diese Spannung kann mit einem hochohmigen Voltmeter an den von der Bestückungsseite zugänglichen Anschlüssen von VR2 gemessen werden. Auf HF-Einstrahlung in das Multimeter/Vielfachmeßinstrument achten! Bei diesem Vorgang wird T8 gehörig warm, also fassen wir uns bei der Einstellung kurz! Die Ausgangsleistung geht auf etwa 50 % zurück.
Als nächstes wird der Anschluß "B" des Senders auf Masse gelegt. Damit wird der Tongenerator eingeschaltet. Mit VR1 wird der gewünschte Modulationsgrad eingestellt. Dieses kann ganz einfach durch Abhören mit einem Peilempfänger geschehen. Diejenigen, die über ein Oszilloskop verfügen, können auf optimalen Modulationsgrad und bestmögliche Signalformentsprechend ( siehe Abbildung abgleichen.
Anschlüsse "A" und "B" des Senders wieder von Masse trennen und Zeit- und Kennungsgeber anschließen. Der mit "A" bezeichnete Anschluß des Senders wird mit dem Ausgang für die aktive Minute der entsprechenden Steuerung (siehe cq-DL 12/91, Seite 736 ff.) verbunden. Der mit "B" bezeichnete Anschlug wird mit dem Ausgang für die Tastung verbunden. Die Masseverbindung zur Steuerung nicht vergessen!
Die NF-Frequenz von etwa 700 Hz sollte an TP6 mit einem Frequenzzähler kontrolliert werden. Eine Korrektur ist mit R22x möglich.
Sind sämtliche Punkte beachtet worden, so kann der Sender ab sofort eingesetzt werden!
Hinweis in eigener Sache: Dieser Sender wurde zur Förderung des Amateurfunkpeilens entwickelt. Die Weitergabe dieser Dokumentation durch Kopie oder Druck mit Quellenangabe ist ausdrücklich erlaubt. Ein Nachbau ist nur für private Zwecke gestattet. Eine kommerzielle Nutzung ist nicht gestattet bzw. bedarf der schriftlichen Genehmigung des Autors!
Auch für dieses Projekt sind komplette Bausätze beim Autor erhältlich.
DL3BBX, Siegfried Pomplun, Langemeerstraße 5, W-4418 Nordwalde, Telephon: (02573) 3605